判斷一個黑洞有多大,新方法從吸積盤閃爍模式下手

作者 | 發布日期 2021 年 08 月 16 日 8:56 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


要測量一個黑洞的質量並不容易,一般都是透過黑洞與周圍物體互動方式的間接方法測量。現在,天文學家找到一種衡量黑洞質量的新方法:監測像篝火一樣閃爍的吸積盤。

根據愛因斯坦廣義相對論,測量黑洞的直徑可以進一步算出它的質量,但目前只有事件視界望遠鏡可以透過「直接」看見黑洞來辦到這件事,且迄今也只有以這方法算出 M87 黑洞的質量為太陽 65 億倍。其他黑洞是透過觀察它們對周圍物質的影響來衡量,而這需要大量數據,也不適用於每個超大質量黑洞。

伊利諾大學厄巴納-香檳分校天文學家 Colin Burke 團隊因此找起其他方法,並將目標放到黑洞吸積盤上。先前科學家們已注意到黑洞吸積盤的亮度有一套閃爍模式,並有研究暗示吸積盤變亮與變暗所需的時間與黑洞質量有關,研究人員於是收集了 67 個已知質量的活躍黑洞來驗證此理論。

這些黑洞質量從太陽 1 萬倍到 100 億倍不等,而研究人員發現,最小黑洞的吸積盤約每數小時到數週會閃爍一次,質量為太陽 1~100 億倍的超大質量黑洞,吸積盤則每幾百天閃爍一次,說明無論黑洞大小,這都是一個可以辨別的特徵。

出於好奇,團隊還進一步觀察了白矮星(擁有吸積盤的最小物體之一),並指出白矮星吸積盤的閃爍時間與質量也遵循相同關係。

這個方向為其他天文學家提供了比任何技術都還要簡單的黑洞質量秤重法,雖然測量速度不一定更快,比如大質量黑洞可能需要觀測數百天甚至數年才能得知,但既然閃爍模式與吸積物體的質量存在相關性,那麼我們就可以用它來預測來自中等質量黑洞(IMBH)的閃爍模式。

新論文發表在《科學》(Science)期刊。

(首圖來源:pixabay